UML標準建模語言與應用實例

摘要：簡要介紹了UML(Unified Modeling Language)標準建模語言的基本概念和內容，并通過對車裁GPS終端系統的實際建模簡要演示了應用UML建模的思路。

關鍵詞：UMI標準建模語言 面向對象 系統分析與設計

中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A 文獻編號：1674-09-8X(2012)01(c)-0037-01

UML(unified Modeling Language)標準建模語言可以用圖形方式表現典型的面向對象方法分析與設計的系統的整個結構。通過其所規定的圖，可以實現為不同領域的開發人員提供統一的交流標準，最終統一為大眾所接受的世界公認的標準建模語言。

1 標準建模語言UML的內容及應用領域

作為一種建模語言，UML的定義包括UML語義和UML表示法兩個部分。

(1)UML語義。描述基于UML的精確元模型定義。元模型為UML的所有元素在語法和語義上提供丁簡單、一致、通川的定義性說明，使開發者能在語義上取得一致，消除了因人而異的最佳表達方法所造成的影響。此外UML還支持對元模型的擴展定義。

(2)UML表示法。定義UML符號的表示法，為開發者或開發工具使用這些圖形符號和文本語法為系統建模提供了標準。這些圖形符號和文字所表達的是應用級的模型，在語義上它是UML元模型的實例。

UML的重要內容由下列五類圖(共9種圖形)來定義：

第一類是用例圖(use-case diagram)，從用戶角度描述系統功能，并指出各功能的操作者。

第二類是靜態圖(Static diagram)，包括類圖、對象圖和包圖。其中類圖描述系統中類的靜態結構。不僅定義系統中的類，表示類之間的聯系等，也包括類的內部結構(類的屬性和操作)。類圖描述的是一種靜態關系，在系統的整個生命周期都是有效的。

對象圖是類圖的實例，幾乎使用與類圖完全相同的標識。他們的不同點在于對象圖顯示類的多個對象實例，而不是實際的類。一個對象圖是類圈的一個實例。由于對象存在生命周期，因此對象圖只能在系統某一時間段存在。

包圖山包或類組成，表示包與包之間的關系。包圖用于描述系統的分層結構。

第三類是行為圖(Bchavior?diagram)，描述系統的動態模型和組成對象間的交互關系。其中狀態圖捕述類的對象所有可能的狀態以及事件發生時狀態的轉移條件。在實用上并不需要為所有的類畫狀態圖，僅為那些有多個狀態且其行為受外界環境的影響會發生改變的類畫狀態圖。而活動圖描述為滿足用例要求所要進行的活動以及活動問的約束關系，使用活動圖可以方便地表示并行活動。

第四類是交互圖(Interactive diagram)，描述對象間的交互關系。其中順序圖顯示對象之間的動態合作關系，它強調對象之間消息發送的順序，同時顯示對象之間的交互過程；合作圖描述對象間的協作關系，合作圖跟順序圖相似，顯示對象間的動態合作關系。除顯示信息交換外，合作圖還顯示對象以及它們之間的關系。

第五類是實現圖(Implementationdiagram)。其中構件圖描述代碼部件的物理結構及各部件之間的依賴關系。一個部件可能是一個資源代碼部件、一個二進制部件或一個可執行部件。它包含邏輯類或實現類的有關信息。部件圖有助于分析和理解部件之間的相互影響程度。

配置圖定義系統中軟硬件的物理體系結構。它可以顯示實際的計算機和設備(用節點表示)以及它們之間的連接關系，也可顯示連接的類型及部件之間的依賴性。

從應用的角度看，當采用面向對象技術設計系統時，首先是描述需求；其次根據需求建立系統的靜態模型，以構造系統的結構；第三步是描述系統的行為。

UML的目標是以面向對象圖的方式來描述任何類型的系統，具有很寬的應用領域。其中最常用的是建立軟件系統的模型，但它同樣可以用于描述非軟件領域的系統。總之，UML是一個通用的標準建模語言，可以對任何具有靜態結構和動態行為的系統進行建模。

2 UML建摸應用實例

下面以車載GPS終端系統為例，用UML的基本思想和過程對車載GPS終端系統分析與設計最典型的部分進行具體分析與建模。

2.1 系統描述

車載GPS終端是置于機動車內的實時定位裝置。它的應用對象是需要定位、調度的車隊。車輛可以通過終端和GPs衛星進行實時、準確的定位，并通過無線通訊網絡上報遠程的中心系統。

2.2 需求分析與設計

2.2.1 確定用例和用例圖

需求分析首先應定義用例。在UML中，一個用例是用戶與計算機之間為達到某個目的的一次交互。是對一個系統提供的功能的一種描述，它描述了用戶提出的一些可見需求。

對于車載GPS終端，主要的角色有兩種：車載終端用戶和監控中心用戶。

系統中的用例包括：終端用戶可以報警，打車載電話等，而監控中心可以查詢車輛位置，發送調度信息。

系統的角色是車載終端用戶和監控中心用戶，終端用戶和監控中心交互完成任務。因此用例圖表明角色和處理報警、車載電話、查詢車輛位置、控制車輛和調度信息五個用例有關。

2.2.2 確定系統中的類及類圖

類圖是面向對象系統中應用最廣的圖。主要描述系統的功能需求一系統給最終用戶提供的服務。

根據三個層次的觀點(概念層、說叫層和實現層)，類圖分為三個層次。概念層的概念模型與實現它的軟件無關；說明層考察的是軟件的接口部分；實現層才真正有嚴格意義上的類的概念，揭示出軟件實現體的構成情況。

2.2.3 確定系統的活動圖

在規格說明階段進行系統的業務描述。即規范系統完成一定功能的主要流程。

2.3 系統的詳細設計

此階段的工作是將概要設計階段的模型進一步擴展和細化，分析階段定義的類也將被進一步細化，通常是產生更多的被細化的新的類圖、活動圖等，它們的定義將更詳細、將涉及更多的技術細節。然而這并不意味著用UML在為一個系統建模時需要使用其所有的圖形和符號。

UML的使用準則：不要試圖使用所有的圖形和符號。應根據項目的特點選用最適用的圖形和符號，通常應優先選用最簡單的圖形和符號；不要為每一個事物都畫一個模型。只有抓住事物本質建模才能保證模型符合目標；應該分層次地畫模型圖。

3 結語

UML是一利，圖形語言，它以可視化的方法描述和構建一個系統。UML建模機制為系統分析、設計和實現從不同的角度和層次予以提供支持。它不但可以用于構造各種類型系統的業務模型和軟件模型，而且可以為系統開發的各個階段構造各種靜態結構和動態行為的模型。